《孫子兵法》和航空發動機的發展

《孫子兵法》是戰爭的經典，但其影響又不局限于戰爭，還涉及政治、經濟、地理、心理學，以及凌駕這一切之上的哲學其中蘊含經過千年錘煉的思想，對我國航空發動機戰略地位的確立、航空發動機發展戰略的制定、航空發動機研制基礎的建設、航空發動機型號攻關和技術發展方向的確立等都帶來一定的啟發。

作為我國歷史上思想最豐富年代所產生的兵書，《孫子兵法》濃縮了中國古代最優秀的戰略智慧精華，一直被尊為“兵學圣典”，充滿了謀略的智慧，不但在軍事上的影響遍及世界，震鑠古今，而且在商戰、科研等領域的戰略制定中發揮著重要的作用，許多企業家和政治家都不約而同地認為《孫子兵法》是贏得當今激烈競爭的強大武器。由于航空動力重要的戰略地位和蘊含的巨大商機，該領域的國際競爭非常激烈，完全不亞于炮火硝煙的戰爭。從兵法 “其用戰也，勝久則鈍兵挫銳，攻城則力屈，久暴師則國用不足”“兵貴勝、不貴久”的角度講，航空發動機的研制在一定程度上犯有兵法之忌——航空發動機的研制不同于一般的戰役，而是一場持久的攻堅戰，需要長期的準備、科學的決策、嚴謹的部署、周密的組織和具有高專業素質的科研人員為之鍥而不舍地長期奮斗。

航空發動機的戰略地位

“兵者，國之大事也，死生之地，存亡之道，不可不察也?！?/p>

——《始計篇》

航空發動機是飛機的“心臟”，其內部的氣動、熱力和結構材料特性非常復雜，是世界公認的復雜多學科綜合性系統工程，研制難度極大。航空動力發展水平是一個國家軍事實力和綜合國力的重要標志之一，縱觀世界軍事強國，無一不把航空動力作為國家戰略性高技術產業來抓，始終把航空動力放在核心、優先發展的戰略地位。

美國之所以能夠長期占據世界航空動力的領先地位，是與其非常重視航空動力技術、實施戰略性優先發展密不可分的。美國早在1915年就組建了美國國家航空咨詢委員會。美國總統里根上臺初期，為了緩解國內矛盾曾建議將美國國家航空航天局（NASA）申請的航空研究經費砍掉50%、關停劉易斯航空技術研究中心，這一提議被指責為“扼殺美國21世紀航空”，最終總統科學顧問小組通過對NASA和政府在航空研究和技術發展中的作用調查，得出“航空技術對美國仍然十分重要”“航空研究經費應該保持穩定”的結論。美國總審計長1980年向美國國會報告，對美國20世紀70年代以來的航空發動機管理經驗進行總結時指出，“新發動機的發展比飛機機體需要更長的時間，如果后者是決定進度的因素，二者就不應同時開始”。美國將噴氣發動機放在與核武器、雷達等同樣重要的位置來抓，在美國國防部列出的國防十大關鍵技術領域中，發動機技術位居第二。美國參謀長聯席會議在《2010聯合設想》中指出“航空平臺成功的關鍵是推進系統”。對航空動力技術的重視和將其放在優先發展的戰略地位，確保了美國長期牢牢占據世界航空動力的領先地位。

一方面，與飛機研制相比，航空發動機的研制周期通常較長。例如，第一代超聲速戰斗機研制周期約為4年，配套發動機的研制周期為5年左右；第二代戰斗機研制周期為5～7年，配套發動機的研制周期為6～8年；第三代戰斗機研制周期為6～10年，配套發動機的研制周期為10～15年；第四代戰斗機研制周期約10年，配套發動機的研制周期需15年以上。另一方面，航空發動機又是一個國家航空裝備發展的基礎，其研制成敗對于一個國家的軍事實力和商業競爭力有著重要的影響。因此，航空發動機的研制為“國之大事”，航空動力發展水平關系到一個國家在國際競爭舞臺上的“存亡之道”，對航空動力技術在一個國家科技裝備發展中的地位的確立“不可不察”。這也是航空動力發達國家都堅持優先發展航空動力技術的政策，提出“動力先行”戰略的原因。

航空發動機的發展戰略

“凡先處戰地而待敵者佚，后處戰地而趨戰者勞。故善戰者，致人而不致于人?！?/p>

—— 《虛實篇》

航空動力技術的創新發展不僅對航空武器和航空運輸裝備的發展有直接影響，而且還可為艦船、坦克、車輛、電站、泵站提供優良動力，對能源、交通、機械、化工、冶金、材料等基礎工業和科學技術的發展產生巨大的帶動作用，所以航空動力是少數發達國家高度壟斷、嚴格保密的技術。世界上可以獨立研制飛機的國家很多，但迄今為止能完全獨立研制先進航空發動機的卻只有美、俄（蘇聯）、英、法等國。這些國家之所以能在航空動力領域取得成功，關鍵之一就是確立了符合各自國情的航空動力自主發展的戰略。

美國和蘇聯（俄羅斯）之所以能成為航空發動機型譜體系最全、發動機種類最多的兩個航空超級大國，主要原因之一就是國家堅持自主研制發動機，通過努力達到了“先處戰地而待敵者佚”的目標，避免了處于“致于人”的境地。最初，美國在第二次世界大戰后自英國引進噴氣發動機專利；之后，美國國防部明確要求只對GE公司自行設計的產品進行購買；最后，美國憑借大量的技術積累和雄厚的經濟實力，提出了航空發動機“全面優勢”的發展戰略，即發動機每項技術都追求優勢以達到整體先進。蘇聯（俄羅斯）在軍事技術上一直是美國的主要對手，在引進尼恩發動機專利后，在仿制成功的基礎上立即轉入自行設計；但其并沒有盲目追求“先進”，而是根據自身國情進行發動機的設計，例如，在設計RD-93發動機時，其焊接技術沒有達到美國的水平，便利用傳統的螺栓進行發動機葉盤的固定，也取得了較好的效果。

法國雖然可以從美國引進F110、F100等先進發動機，但是法國一直堅持使用性能略差于美國的國產阿塔發動機配裝“幻影”戰斗機，正是這種“立足本國、自主發展、集中突破”的航空發動機發展戰略的確立，使法國只用十幾年就趕上了世界先進水平，成功研制出推重比10一級的發動機。英國聯合意大利、德國共同開發航空技術，采取“跟蹤美國、保持特色、領先世界其他國家”的發展戰略。

正是這些適合本國國情的航空動力發展戰略的確立，奠定了以上四國的航空動力強國地位。

航空發動機研制基礎的建設

“凡用兵之法，馳車千駟，革車千乘，帶甲十萬，千里饋糧；內外之費，賓客之用，膠漆之材，車甲之奉，日費千金，然后十萬之師舉矣?！?/p>

—— 《作戰篇》

航空發動機技術是一項多學科技術，涉及空氣動力、燃燒、傳熱傳質、結構強度、機械振動、自動控制、電子、電氣等大量工程技術領域，研制一型先進的發動機與一個國家的材料、設計、制造、工藝等基礎性工業息息相關，并且耗資巨大，動輒投資數十億美元，需要以強大的綜合國力為基礎，巨大的物力、人力投入為保障，長期的技術積累和豐富的型號研制經驗為支撐。例如，美國的F404發動機耗資11億美元；F119發動機耗資40多億美元；法國研制M88發動機耗資16億美元?？梢院敛豢鋸埖卣f，航空發動機的研制需要“馳車千駟，革車千乘，帶甲十萬，千里饋糧”。

由以上發動機的研制可以看到，一型先進航空發動機的研制不是一件只靠理想就能夠完成的事情，而是要有相當的技術積累、工業基礎和強大的綜合國力才能實現。如美、俄、英、法無一不是老牌工業強國、軍事強國，即使是這些發達國家，也需要舉國之力才能進行先進的大推力渦扇發動機的研制。美國盡管科技發達、經濟實力雄厚，也只有普惠和GE兩家公司能夠生產先進戰斗機用大推力渦扇發動機；俄羅斯也只有土星科研生產聯合體能夠生產先進的戰斗機用大推力渦扇發動機；英國和法國也分別只有一家公司能生產先進的戰斗機用大推力渦扇發動機。

航空發動機的研制必須將“內外之費，賓客之用，膠漆之材，車甲之奉”考慮周全，有“日費千金”的思想準備，才能舉“十萬之師”，進行航空發動機的研制。如美國航空發動機的研制通常分為“基礎研究、確定用戶需求、裝備解決方案分析、技術成熟和風險降低、工程研制與制造、生產與部署、使用與保障”幾個階段，其中基礎研究尤其受到重視?；A研究是原始創新的前提，例如，人類工程學的產生催生了“人機工程”的理念；由于結構疲勞理論的產生，“發動機結構完整性”的概念得以提出；由于斷裂力學的問世，產生了航空發動機 “損傷容限”的概念；價值工程學催生了航空發動機“全生命周期成本”的研究。在預先研究方面，美國更是不惜投入巨資。預先研究計劃，如“綜合高性能渦輪發動機技術 ”（IHPTET） 計 劃（1987—2005年，平均每年耗資3億美元左右，政府投資50%以上）、“多用途經濟可承受性先進渦輪發動機” （VAATE）計劃（2006—2017年，投資水平與IHPTET計劃相當）等取得的成果，使美國能夠對他國長期保持航空動力技術優勢。

另外，為了降低一些新技術在新型號上的研制風險，如推力矢量技術、高空長航時無人機動力技術等，美國還開展了專項技術演示驗證。在型號研制方面，美國非常重視研制規范的制定。早在1951年7月就頒布了MIL-E-5007A，并不斷發展完善，20世紀70年代美國頒布了MIL-E-5007D，80年代頒布了MIL-E-5007E/F（海軍用），到90年代又頒布了JSGS-87231A（空軍用），為催生性能、可靠性和經濟性皆優的發動機發揮了重要的作用。除此之外，美國根據大量的外場使用經驗，認識到航空發動機應該“邊使用，邊改進”，他們在F100、F110、F404等航空發動機的使用過程中，針對存在的問題實施了發動機部件改進計劃和高周疲勞研究計劃等。為了同美國競爭，歐洲聯合各個國家的力量，制訂了一些發動機的預研、發展計劃，如英、德、意聯合實施了“先進核心軍用發動機”（ACME）計劃，英國和法國聯合實施了“先進軍用發動機技術”（AMET）計劃，也取得了重大成就。俄羅斯也有類似的計劃，但由于經濟原因進展較慢。正是這些周密論證、嚴密組織、巨資投入計劃的實施，分別催生了軍用推重比10一級的航空發動機和先進的商用大涵道比渦扇發動機，使美國和歐洲成為世界先進軍用和商用航空發動機最為發達的兩極。

當然這些計劃和研究工作的開展是建立在經濟基礎上的，美國、俄羅斯（蘇聯）、英國、法國都投入了大量的發動機研究發展資金。據統計，以上四個國家在20世紀80年代末90年代初，每年用于發動機科研的經費分別為25億、16億、8億和5億美元，航空動力行業的基建技改投資和研究發展經費均占整個航空工業的四分之一以上，并有逐年增加的趨勢。

航空發動機的型號攻關

“途有所不由，軍有所不擊，城有所不攻，地有所不爭?！?/p>

——《九變篇》

我國工業基礎相對薄弱，沒有現成的航空發動機研制經驗可供借鑒，卻被先進的高新燃氣技術封鎖包圍，要想突出重圍，縮短與國際先進航空技術水平的差距，就要找準技術突破口，集中力量攻關。

由于航空發動機科技含量高、技術難度大、研制耗資多，尤其是先進的戰斗機用大推力渦扇發動機因其飛行任務多變，使用載荷譜復雜，致使發動機工作環境更加惡劣，其技術含量更高，研制難度進一步增大。當前，世界航空動力技術的發展呈加速的趨勢，美國、法國和歐洲的其他幾個國家都研制出了推重比10一級的先進軍用航空發動機（F119、M88-2、EJ200）以及推力大、油耗低、環保好的高水平民用大涵道比渦扇發動機（PW5000、遄達900），俄羅斯推重比10一級的發動機也取得了初步成功。而且西方發達國家正在預先研究推重比能夠達到15～20的更為先進的航空動力技術。

從軍用航空發動機長達50多年的發展歷程看，美、俄（蘇聯）、英、法等國都根據市場需求和提高研制能力的需要，對航空發動機行業進行了整合，并集中全部的力量進行先進戰斗機用大推力渦扇發動機的研制，走“同一時期研制一個型號”的道路。20世紀70年代，普惠公司的F100發動機是美國空軍大推力發動機的主要供應商，直到20世紀80年代，美國空軍受制于F100的故障頻發與普惠公司的“傲慢”，不得不引進競爭，才開展了F110發動機的研制，兩型發動機能夠同時配裝F-15和F-16飛機；俄羅斯長期以來只研制了AL-31F一型戰斗機用大推力渦扇發動機。雖然美、俄根據飛機的需求衍生了眾多型號的大推力軍用渦扇發動機，但都是在F100、F110和AL-31F發動機成熟后，在其基礎上改進發展而來。美國20世紀80年代開展的推重比10一級發動機的研制，雖然在驗證機階段同時研制了XF119和XF120兩型驗證機，但到工程制造與開發（EMD）階段后，只選擇了F119發動機進行投資研制裝備?？梢?，對于先進的戰斗機用大推力渦扇發動機，只有美國具備了“兩型發動機保障一型飛機”的能力，但其局面形成的歷程也不是兩型發動機同時開展研制的、兩型發動機也不是同一公司的產品，其根本目的是為了產生競爭以提高發動機的外場使用保障服務。

技術發展方向的確立

“知彼知己，百戰不殆；不知彼而知己，一勝一負；不知彼，不知己，每戰必殆。”

——《謀攻篇》

我國由于先進航空發動機的自主創新能力不足，以航空動力技術發達國家的發展道路為參照，將是我國現在以至將來很長時間內航空動力發展的格局。但是，確立我國航空發動機技術指標、技術發展方向時，不僅要基于我國的國情，還要基于對國外航空動力技術發展情況的正確評估。

通常情況下，國外技術資料是我們了解技術發展趨勢的重要渠道，這些資料所包含信息的可信度是我們做到“知彼”所面臨的一個大挑戰。對于國外已經成熟、并在實踐中被證明具有極大軍事效益的技術，我們應該毫不猶豫地學習。而對于一些國外正在研制或處于概念研究階段的一些成果，則要對其可信度進行認真論證，因為國外對這些事物的認知程度也處于初級階段，隨著事物的發展認知程度呈螺旋式發展會出現反復，資料情報中很可能存在錯誤，甚至有些還是“間諜”情報，用來誤導對手的判斷。例如，美國的“星球大戰”計劃，就是針對蘇聯而發布的“間諜”情報。20世紀50年代美國某些專家提出了“有了導彈以后，航空技術、飛機就可以進博物館了，今后要靠導彈打天下”的言論。在蘇聯，雖然赫魯曉夫認同這個觀點，但是經過科學家的認真論證，推翻了這個觀點，而這一觀點卻給我國航空工業的發展帶來了困惑。美國推重比10一級的發動機涵道比最初報道為0.3，后來為了滿足飛機增加推力的需求而調整為0.4以上，這給我國先進發動機的研制也帶來了一定的影響。

從以上例子可以看出，如果對國外技術資料的有效性缺乏準確的評估，極易引起對國外技術的把握缺乏準確性，可能會給我國航空裝備研制帶來一定的誤導。

結束語

“道者，令民與上同意也，故可與之死，可與之生，而不畏危也。”

——《始計篇》

目前，上至國家和軍方領導，下到普通的科研工作者和普通百姓，都意識到航空動力是我國裝備發展的“瓶頸”，是阻礙我國成為航空強國的“攔路虎”，對國產自主研發的先進航空動力都有一種迫切期盼，可以說，中國航空發動機的研制已到了“上下同欲”的地步。在這樣的有利時機下，乘著國家號召“自主創新”的春風，明確航空發動機的優先發展戰略，確立“動力先行”的發展路線，科學統籌航空發動機研制基礎建設，深入論證發動機型號和技術發展方向，我國的航空發動機就一定能迎難而上，研制出先進的航空動力，使中國邁入世界航空強國的行列。